https://github.com/ornstein89/paraview_orbit

ParaView template project for orbital data visualization (orbits, trajectory points, ground station field of view)
https://github.com/ornstein89/paraview_orbit

orbit orbital-simulation paraview programmable-filter programmable-source satellite spacecraft spacecraft-trajectories trajectory trajectory-visualization vtk

Last synced: 13 days ago
JSON representation

ParaView template project for orbital data visualization (orbits, trajectory points, ground station field of view)

• Host: GitHub
• URL: https://github.com/ornstein89/paraview_orbit
• Owner: Ornstein89
• License: mit
• Created: 2022-07-20T12:55:08.000Z (almost 3 years ago)
• Default Branch: main
• Last Pushed: 2022-10-28T19:23:53.000Z (over 2 years ago)
• Last Synced: 2025-04-12T18:05:39.777Z (13 days ago)
• Topics: orbit, orbital-simulation, paraview, programmable-filter, programmable-source, satellite, spacecraft, spacecraft-trajectories, trajectory, trajectory-visualization, vtk
• Language: Python
• Homepage:
• Size: 5.24 MB
• Stars: 9
• Watchers: 1
• Forks: 1
• Open Issues: 0
• Metadata Files:
  • Readme: README.md
  • License: LICENSE

Awesome Lists containing this project

README

        
[![License: MIT](https://img.shields.io/badge/License-MIT-yellow.svg)](https://opensource.org/licenses/MIT)

# Paraview Orbit Visualization

## Описание

![](./image1.png)

Шаблон проекта ParaView для трёхмерной визуализации баллистической информации (траектории космических аппаратов, области видимости, Земля). Единицы измерения - километры. На данный момент доступна только сферическая фигура Земли (эллипсоид в процессе проработки).

* `ParaviewOrbit.pvsm` - файл проекта ParaView 5.10.1, Windows 10.

  * `TextureMaptoSphere1` - текстура Земли

  * `EquatorDisk` - условный диск экватора (`Disk Source`)

  * `GreenwichDisk` - условный диск гринвичского меридиана (`Disk Source`)

  * `LatGrid_ProgrammableSource` - скрипт для отображения сетки координат по широте

  * `LonGrid_ProgrammableSource` - скрипт для отображения сетки координат по долготе

  * `GroundStation` - обозначение наземного пункта (`Sphere Source`)

  * `ConeOfView` - поле обзора наземного пункта  (`Cone Source`)

  * `TableToPoints` - фильтр, визуализирующий таблицу с точками траектории как цепочку точек

  * `TableToTrajectoryFilter` - фильтр, визуализирующий таблицу с точками траектории как линию (`Programmable Filter`)

* `8k_earth_daymap.jpg` - текстура Земли в равнопромежуточной картографической проекции (Equirectangular projection), [источник commons.wikimedia.org](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solarsystemscope_texture_8k_earth_daymap.jpg)

* `latitude_grid_source.py` - файл кода Python для `LatGrid_ProgrammableSource`

* `longitude_grid_source.py` - файл кода Python для `LonGrid_ProgrammableSource`

* `orbit_iss.txt` - файл с точками траектории без привязки к параметрам какого-то конкретного КА

* `table_to_trajectory_filter.py`- файл кода Python для `TableToTrajectoryFilter`

## Инструкция

### 1. Отображение траектории

1. Загрузить файл, содержащий ранее полученные точки траектории спутника, в проект (`File → Open`). Файл в любом формате, который может распарсить ParaView (CSV, TXT и др.).

2. Для визуализации точек траектории

  * выбрать загруженную таблицу данных (п.1) в дереве проекта,

  * назначить ей фильтр `TableToPoints`, в котором задать размер и цвет точек, цвет, прозрачность, и другие параметры отображения.

3. Для отображения линии или трубки траектории

  * выбрать загруженную таблицу данных (п.1) в дереве проекта,

  * назначить ей фильтр `ProgrammableFilter`,

  * в поле `Script` в настройках фильтра ввести код из файла `table_to_trajectory_filter.py`.

### 2. Отображение наземного пункта и зоны видимости

1. Создать точку (`Sources → Sphere`) с геоцентрическими координатами наземной станции в АГСК. Для сферической Земли координаты рассчитываются на основе широты и долготы:

    ```python

    from math import sin, cos, radians

    EARTH_RADIUS_KM = 6371.0

    latitude_deg = ...

    longitude_deg = ...

    x = EARTH_RADIUS_KM * cos(radians(longitude_deg)) * cos(radians(latitude_deg))

    y = EARTH_RADIUS_KM * sin(radians(longitude_deg)) * cos(radians(latitude_deg))

    z = EARTH_RADIUS_KM * sin(radians(latitude_deg))

    ```

2. Создать конус зоны видимости (`Sources → Cone`)

  * задать ему `Height` и `Radius` в соответствии с шириной (углом) поля обзора,

  * задать тройку смещений `Center`: `[Height/2, 0, 0]`,

  * задать `Direction` `[-1, 0, 0]`,

  * задать в Translation те же координаты, которые указывались при создании сферы - наземного пункта,

  * задать в Orientation `[0, -широта, долгота]`.

### 3. Настройка окружения

1. Для загрузки другой текстуры Земли выбрать в дереве проекта элемент `TextureMaptoSphere1`, в расширенных настройках `Lightning -> Texture` выбрать свой файл текстуры. Для корректного отображения

  * текстура должна отображать поверхность Земли в равнопромежуточной картографической проекции   (Equirectangular projection),

  * в расширенных настройках элемента `TextureMaptoSphere1` в   разделе `Properties` выключить `Prevent Seam`,

  * в расширенных настройках элемента `TextureMaptoSphere1` в   разделе `Lightning` выставить включить `Seamless U`.

  * Открытые текстуры Земли можно найти на

    * https://www.solarsystemscope.com/textures/

    * https://visibleearth.nasa.gov/

2. Для включения/выключения плоскости экватора и гринвичского меридиана нажать на "глаз" в дереве проекта (`Pipeline browser`).

---

## Description

ParaView template project for orbital 3D data visualization (spacecraft orbits, trajectory points, ground stations, fields of view, Earth). Distance units - kilometers. Only spherical Earh is presented by now (ellipsoid is in progress).

* `ParaviewOrbit.pvsm` - ParaView project file (Paraview 5.10.1, Windows 10).

  * `TextureMaptoSphere1` - Earth texture

  * `EquatorDisk` - visible equator plane (`Disk Source`)

  * `GreenwichDisk` - visible greenwich meridian plane (`Disk Source`)

  * `LatGrid_ProgrammableSource` - python script for latitudes grid display (`Programmable Source`)

  * `LonGrid_ProgrammableSource` - python script for longitude grid display  (`Programmable Source`)

  * `GroundStation` - ground station mark (`Sphere Source`)

  * `ConeOfView` - ground station cone of view  (`Cone Source`)

  * `TableToPoints` - filter for display table data as points

  * `TableToTrajectoryFilter` - filter for display table data as polyline/trajectory (`Programmable Filter`)

* `8k_earth_daymap.jpg` - Earth texture in equirectangular projection, [source commons.wikimedia.org](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solarsystemscope_texture_8k_earth_daymap.jpg)

* `latitude_grid_source.py` - python code for `LatGrid_ProgrammableSource`

* `longitude_grid_source.py` - python code for `LonGrid_ProgrammableSource`

* `orbit_iss.txt` - some random spacecraft trajectory points just for example

* `table_to_trajectory_filter.py`- python code for `TableToTrajectoryFilter`

## Manual

### 1. Trajectory visualization

1. Open trajectory data file (`File → Open`) in any format ParaView  can parse (CSV, TXT and oth.).

2. To show trajectory as chain of points

  * select loaded table in project tree,

  * apply `TableToPoints` filter, setup point size, color, transparancy and other display settings.

3. To show trajectory as line

  * select loaded table in project tree,

  * apply `ProgrammableFilter`,

  * in the settings in `Script` field enter code from `table_to_trajectory_filter.py`.

### 2. Ground station field of view visualization

1. Create ground station mark (`Sources → Sphere`) at ESEF (Earth Centered Earth Fixed) coordinates. Script for calculation of ESEF coordinates from latitude and longitude:

    ```python

    from math import sin, cos, radians

    EARTH_RADIUS_KM = 6371.0

    latitude_deg = ...

    longitude_deg = ...

    x = EARTH_RADIUS_KM * cos(radians(longitude_deg)) * cos(radians(latitude_deg))

    y = EARTH_RADIUS_KM * sin(radians(longitude_deg)) * cos(radians(latitude_deg))

    z = EARTH_RADIUS_KM * sin(radians(latitude_deg))

    ```

2. Create cone of view (`Sources → Cone`)

  * set `Height` and `Radius` to get necessary size and cone angle,

  * set `Center`: `[Height/2, 0, 0]`,

  * set `Direction` : `[-1, 0, 0]`,

  * set `Translation` : same coordinates as for ground station mark,

  * set `Orientation` : `[0, -latitude, longitude]`.

### 3. Scene setup

1. For use of another Earth texture go to `TextureMaptoSphere1`, in settings `Lightning -> Texture` choose another texture image. For correct display

  * texture must be in equirectangular map projection,

  * in `TextureMaptoSphere1` extended settings in `Properties` enable `Prevent Seam`,

  * in `TextureMaptoSphere1` extended settings in `Lightning` enable `Seamless U`.

  * another free Earth texture sources

    * https://www.solarsystemscope.com/textures/

    * https://visibleearth.nasa.gov/

2. For show/hide equator and greenwich meridian planes click "eye" in project tree (`Pipeline browser`).